STUDI PLAT TEKAN YANG MELIBATKAN PLASTISITAS MATERIAL

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR STUDI PLAT TEKAN YANG MELIBATKAN PLASTISITAS MATERIAL Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi sebagai persyaratan memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun oleh : BUDI RIYANTO NIM : D JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA MARET 2011 i

2 PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul : STUDI PLAT TEKAN YANG MELIBATKAN PLASTISITAS MATERIAL, yang dibuat untuk memenuhi sebagian syarat memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yag sudah dipublikasikan dan atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya cantumkan sebagaimana mestinya. Surakarta, Maret, 2011 Yang menyatakan Budi Riyanto ii

3 HALAMAN PERSETUJUAN Tugas Ahir ini disetujui oleh pembimbing dengan judul : STUDI PLAT TEKAN YANG MELIBATKAN PLASTISITAS MATERIAL, untuk dipertahankan dihadapan dewean pengnuji sebagai salah satu syarat untuk memperoleh selar sarjana (S-1) Teknik Mesin di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Dipersiapkan oleh : Nama NIM : BUDI RIYANTO : D Disetujui pada Hari Tanggal :.. :.. Mengetahui, Pembimbing Utama Pembimbing Pendamping Dr.Ir.Supriyono, MT Ir.H.Masyurkan, MT iii

4 HALAMAN PENGESAHAN Tugas Akhir ini dengan judul : STUDI PLAT TEKAN YANG MELIBATKAN PLASTISITAS MATERIAL, telah dipertahankan dihadapan dewan penguji sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana ( S-1 ) Teknik MEsin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Dipersiapkan Oleh : Nama : BUDI RIYANTO NIM/NIRM : D Disetujui pada Hari :. Tanggal :. Tim Penguji : 1. Dr.Ir.Supriyono, MT ( ) ( Ketua Sidang ) 2. Ir.H.Masyurkan, MT ( ) (Sekertaris Sidang ) 3. Ir Bibit Sugito, MT ( ) ( Anggota Sidang ) Mengesahkan, Dekan Ketua Jurusan (Ir. Agus Riyanto, MT) (Ir. Sartono Putro, MT) iv

5 Soal Tugas Akhir v

6 HALAMAN MOTTO Barang Siapa yang menempuh perjalanan dengan tujuan ilmu, niscaya allah akan memudahkan jalan kesurga baginya. ( Hadist Riwayat Muslim) Barang siapa yang mengajak orang lain untuk mengikuti petunjuk niscaya akan mendapatkan pahala yang sama dengan orang yang mengikutinya tanpa mengurangi pahala mereka sedikitpun ( Hadist Riwayat Muslim) Memberikan sesuatu yang terbaik kepada yang lain berarti sudah mendapatkan dan melakukan suatu amal kebagusan ( Hadist Nabi Muhammad SAW ) vi

7 HALAMAN PERSEMBAHAN Dengan perasaan syukur, bangga, haru, dan penghargaan yang mendalam, setelah melewati berbagai cobaan, halangan maupun rintangan dalam perjuangan yang panjang, Aku mempersembahkan Tugas Akhir ini kepada : Agamaku yang telah mengenalkan aku kepada ALLAH SWT serta Rosul-Nya danmengarahkan jalan dari gelap-gulita menuju terang benderang, terimakasih ALLAH atas ridhonya hingga saya dapat menyelesaikan tugas akhir ini, walaupun kadang keluar dari jalan yang engkau tetapkan. Ayah handa dan ibunda tercinta dengan kebesaran cintanya, yang senantiasa menuntunku dan mencurahkan hamparan do a untukku, mengajariku arti hidup dan kehidupan, sehingga aku dapat menghargai setiap waktu dan kesempatan. Ayah handa terima kasih Ayah, ku persembahkan gelar ini buat mu yang telah lama engkau nanti. Kakak-kakakku tersayang yang selalu memberikanku do a, inpirasi maupun dukungan kepadaku Teman-teman mahasiswa jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta angkatan 2003 Almamater Fakultas Teknik UMS vii

8 KATA PENGANTAR Assalaamu alaikum Wr. Wb. Segala puji kehadirat allah swt atas segala rahmat dan karunianya yang telah terlimpahkan kepada penulis, sehingga Tugas ahir ini dapat terselesaikan dengan baik, Sholawat dan salam semoga selalu dilimpahkan kepada Nabi Muhammad SAW, beserta keluarga dan sahabat-sahabatnya, Amin. Adapun tugas ahir ini disusun untuk memenuhi syarat sidang sarjana S-1 pada jurusan teknik mesin, Fakultas teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Dalam penulisan tugas Ahir ini, penulis banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak secara moril maupun materil. Oleh karena itu pada kesempatan ini, penulis sampaikan yang tulus kepada : 1. Ir. Agus Riyanto, MT selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 2. Ir. Sartono Putro, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin. 3. Dr. Ir. Supriyono, MT, selaku Pembimbing Utama yang telah memberikan pengarahan, bimbingan dan saran hingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. 4. Ir. H. Masyrukan, MT, selaku pembimbing pendamping yang telah banyak memberikan pengarahan, bimbingan dan saran dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. viii

9 5. Ir. Bibit Sugito, MT, selaku pembimbing akademik yang selalu memberi arahan dan saran. 6. Seluruh Dosen Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta yang telah memberikan ilmu yang bermanfaat bagi penulis untuk meraih masa depan. 7. Seluruh Staff dan Karyawan Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta yang telah membantu dalam penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini. 8. Bapak dan Ibu tercinta, yang tiada hentinya memberikan doa, cinta dan kasih sayang yang tulus serta motivasi yang tak ternilai kepada penulis. 9. Saudara-saudaraku yang selalu memberikan do'a. 10. Temen-temen Teknik Mesin '03, terima kasih atas kebersamaannya. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Untuk itu saran dan kritik yang sifatnya membangun sangat diharapkan. Harapan penulis semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan orang lain. Wassalamu alaikum Wr. Wb. Surakarta, Maret 2011 Penulis ix

10 STUDI PLAT TEKAN YANG MELIBATKAN PLASTISITAS MATERIAL Budi Riyanto, Supriyono, Masyurkan Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Pabelan-Kartasura. Tromol Pos 1 Telp. (0271) Surakarta budi.riyanto89@yahoo.co.id ABSTRAKSI Pada proses plastisitas material pada plat ini adalah untuk menganalisa struktur hubungan antara displacement dengan beban dengan jenis tumpuan, salah satu permasalahan yang terjadi pada plat adalah terjadinya displacement akibat adanya beban yang bekerja pada plat tersebut. Pada taraf tertentu, hal ini tidak mempengaruhi konstruksi secara keseluruhan, namun apabila lendutan yang terjadi cukup besar, maka hal ini menimbulkan ketidaknyamanan dan struktur menjadi tidak aman. Pada simulasi plastisitas material ini langkah yang dilakukan yaitu mendesain model disesuaikan dengan dimensi plat 100 x 100 mm dengan ketebalan 0.5 mm. Pada simulasi Plastisitas material ini menggunakan pembebanan merata yang diberikan dengan variasi 5000, 10000, 15000, 20000, 25000, 30000, 35000, 40000, 45000, 50000, 55000, 60000, 65000, Pa selanjutnya memasukkan data-data property, setelah proses analisis menggunakan ABAQUS (solver), dari proses tersebut kemudian dilakukan proses konvergensi meshing plat dan variasi tumpuan kemudian didapatkan hasilnya, software yang digunakan untuk proses simulasi plastisitas material yaitu dengan ABAQUS CAE. Penelitian ini menunjukkan hasil ukuran hubungan antara displacemet dengan pembebanan. Pembebanan yang digunakan sebesar Pa pada elemen 1600, didapat hasil displacement dengan jenis tumpuan roll sebesar 1.925e+00 meter, jepit sebesar 8.103e-02 meter, sendi sebesar 8.103e-02 meter, sendi roll sebesar 3.027e-01 meter dan sendi jepit sebesar 8.103e-2 meter. Kata kunci : Plastisitas Material, Plat, Konvergensi x

11 DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL... i PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI HALAMAN PERSETUJUAN... HALAMAN PENGESAHAN... LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR... HALAMAN MOTTO... ii iii iv v vi HALAMAN PERSEMBAHAN... vii KATA PENGANTAR... viii ABSTRAKSI... DAFTAR ISI... x xi DAFTAR GAMBAR... xiv DAFTAR TABEL... xvi DAFTAR NOTASI... xvii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Sistematika Penulisan... 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI... 7 xi

12 2.1. Tinjauan Pustaka LandasanTeori Ilmu Mekanika Hukum Newton Gaya Teori Tegangan dan Regangan Reaksi Tumpuan dan Keseimbangan Statik Teori Plastisitas Material pada Plat Metode Elemen Hingga Hubungan Tegangan dan Regangan Jenis Elemen Hingga BAB III METODOLOGI PENELITIAN Metodologi Penelitian Pengertian ABAQUS/ CAE BAB IV HASIL SIMULASI DAN PEMBAHASAN Studi Konvergensi Elemen dengan Tumpuan Roll Visualisasi Plat dengan Tumpuan Jepit Visualisasi Plat dengan Tumpuan Sendi Visualisasi Plat dengan Tumpuan Sendi Roll Visualisasi Plat dengan Tumpuan Sendi Jepit Hasil Pembahasan BAB V PENUTUP Kesimpulan xii

13 5.2. Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xiii

14 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Diagram Tegangan-Regangan True Gambar 2.2.Garis Modulus Gambar 2.3. Gambar elastis-plastis Gambar 2.4.Gambar elemen garis Gambar 2.5.Gambar elemen pelat Gambar 2.6.Lanjutan Gambar elemen pelat Gambar 2.7. Lanjutan Gambar elemen pelat Gambar 2.8.Gambar elemen benda pejal Gambar 2.9. Gambar elemen aksisimetrik Gambar 3.1.Diagram Alir Penelitian Gambar 3.2.Diagram Alir Proses Running Gambar 3.3.Hubungan kerja Preprocessor, Solver dan Postprocessor. 44 Gambar 4.1.Model Pembebanan Plat dengan Tumpuan Roll Gambar 4.2.Grafik Hubungan Displacement terhadap Beban dengan Tumpuan Roll Gambar 4.3.Visualisasi Displacement pada Pembebanan Pa dengan Mesh 1600 pada Tumpuan Roll Gambar 4.4.Model Pembebanan Plat dengan Tumpuan Jepit Gambar 4.5.Grafik Hubungan Displacement terhadap Beban dengan Tumpuan Jepit xiv

15 Gambar 4.6. Visualisasi Displacement pada Pembebanan Pa dengan Mesh 1600 pada Tumpuan Jepit Gambar 4.7.Model Pembebanan Plat dengan Tumpuan Sendi Gambar 4.8.Grafik Hubungan Displacement terhadap Beban dengan Tumpuan Sendi Gambar 4.9.Visualisasi Displacement pada Pembebanan Pa dengan Mesh 1600 pada Tumpuan Roll dan Jepit Gambar 4.10.Model Pembebanan Plat dengan Tumpuan Sendi Roll Gambar 4.11.Grafik Hubungan Displacement terhadap Beban dengan Tumpuan Sendi Roll Gambar 4.12.Visualisasi Displacement pada Pembebanan Pa dengan Mesh 1600 pada Tumpuan Sendi Roll Gambar 4.13.Model Pembebanan Plat dengan Tumpuan Sendi Jepit Gambar 4.14.Grafik Hubungan Displacement terhadap Beban dengan Tumpuan Sendi Jepit Gambar 4.15.Visualisasi Displacement pada Pembebanan Pa dengan Mesh 1600 pada Tumpuan Sendi Jepit Gambar Grafik Gabungan Hubungan Displacement terhadap Beban pada Jenis Tumpua xv

16 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 4.1 Hasil Simulasi Plastisitas Material didapat Hubungan displacement terhadap Pembebanan dengan Tumpuan Roll Tabel 4.2 Hasil Simulasi Plastisitas Material didapat Hubungan terhadap Pembebanan dengan Tumpuan Jepit Tabel 4.3 Hasil Simulasi Plastisitas Material didapat Hubungan terhadap Pembebanan dengan Tumpuan Sendi Tabel 4.4 Hasil Simulasi Plastisitas Material didapat Hubungan terhadap Pembebanan dengan Tumpuan Sendi Roll Tabel 4.5 Hasil Simulasi Plastisitas Material didapat Hubungan terhadap Pembebanan dengan Tumpuan Sendi Jepit xvi

17 DAFTAR NOTASI A F A o σ eng σ ε eng Δl l o l ε = Luas penampang sebenarnya (m) = Gaya (N) = Luas permukaan awal (m) = Engineering stress (Pa) = True stress (Pa) = Engineering strain (m) = perubahan panjang (m) = Panjang mula-mula (m) = Panjang setelah diberi gaya (m) = True strain E = Modulus elastisitas (N/m 3 ) P L ε pl ε e ε t ε σ = Beban (N) = Panjang awal (m) = Regangan plastis = Regangan elastis = Regangan total = regangan (m) = Tegangan (Pa) xvii